(57)【要約】  【課題】成膜原料の無駄をできる限りなくすことのできる基板処理装置および半導体装置の製造方法を用いて、従来の問題点を改善することを目的とする。  【解決手段】基板３を処理する複数の処理室と、前記複数の処理室に原料を供給する１つの原料供給システム１０と、前記複数の処理室にプラズマガスを供給する１つのリモートプラズマガス供給システム１１と、前記各処理室では前記原料ガスと前記プラズマガスを交互に複数回供給するとともに、１つの処理室に原料ガスを供給している時は他の処理室にプラズマガスを供給するよう制御するコントローラ８とを構成する。【選択図】  図３
2005129579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する複数の処理室と、
前記複数の処理室に原料を供給する１つの原料供給システムと、
前記複数の処理室にプラズマガスを供給する１つのリモートプラズマガス供給システムと
、
前記各処理室では前記原料ガスと前記プラズマガスを交互に複数回供給するとともに、１
つの処理室に原料ガスを供給している時は他の処理室にプラズマガスを供給するよう制御
するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記原料は有機液体原料であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記有機液体原料はＨｆ［ＯＣ（ＣＨ３）２Ｃ２ＨＯＣＨ３］４であることを特徴とする
請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記処理とは、有機金属材料であるＨｆ［ＯＣ（ＣＨ３）２Ｃ２ＨＯＣＨ３］４を使用し
てＨｆＯ２で示されるＣＶＤ薄膜を堆積するための成膜処理と、リモートプラズマによる
励起ガスで該ＣＶＤ薄膜から不純物を除去するためのリモートプラズマ照射処理と、を繰
り返して行うことを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
原料供給システムの単位供給時間とリモートプラズマガス供給システムの単位供給時間が
等しいことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項６】
第１の処理室に基板を搬入する工程と、
第２の処理室に基板を搬入する工程と、
第１の処理室に原料を供給して前記基板上にＣＶＤ膜を堆積する工程と、
第２の処理室に原料を供給して前記基板上にＣＶＤ膜を堆積する工程と、
第１の処理室にプラズマガスを供給して前記ＣＶＤ膜から不純物を除去する工程と、
第２の処理室にプラズマガスを供給して前記ＣＶＤ膜から不純物を除去する工程と、を有
し、
前記第１の処理室に原料を供給する工程と前記第２の処理室にプラズマガスを供給する工
程とを並行して行うとともに、
前記第２の処理室に原料を供給する工程と前記第１の処理室にプラズマガスを供給する工
程とを並行して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料供給システムとリモートプラズマシステムを有する基板処理装置および半
導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、MOCVD（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）を行う１つの原料供給システムと1つのリモートプラズマガス供給シス
テムが配置されていた。例えば、図１に示すような反応室１（基板処理室）を用いて基板
３に対して成膜処理とリモートプラズマ照射処理を交互に繰り返し実施していた（特許文
献１参照）。ここで、成膜処理とは、サセプタ４上へ基板３を装填して、ヒータ５で基板
３を加熱した後原料供給システム１０からシャワー板２を経由して基板３へ原料ガスを供
給して所定の酸化金属薄膜などのＣＶＤ薄膜を基板３上に形成する処理である。また、リ
モートプラズマ照射処理とは、前記の成膜処理を実施した後、基板３上あるいは基板３外
へ堆積したＣＶＤ薄膜に対して、プラズマガス供給システム１１によりＡｒなどの不活性
ガスを含むガスに電力などのエネルギーを与えてプラズマ化した励起ガスを接地したシャ
ワー板２を経由して反応室１内へ供給する処理である。このリモートプラズマ照射処理は
、前記の成膜処理で堆積したＣＶＤ薄膜に含まれる不純物であるＨ２ＯやＣＯ２あるいは
Ｈ２を除去するために実施されている。しかし、リモートプラズマ照射処理と成膜処理は
基板３に対して同時に実施することができない。この理由は、同時に実施すると、成膜ガ
スと前記の励起ガスが気相で直接反応してパーティクルが発生して基板３を汚染したり、
シャワー穴６を詰まらせたりしてしまうためである。従って、基板３に対して成膜処理を
行う場合はリモートプラズマ照射処理を停止しておき、基板３に対してリモートプラズマ
照射処理を行う場合は成膜処理を停止する必要があった。  
【特許文献１】特開２００３−７６９７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図２に示すように、原料供給システム１０での原料供給の開始処理や停止処理は、一般
に安定に流量を制御することができず、供給を停止した後また供給を再開するときは制御
安定待ち時間が必要になる。安定に制御できない開始処理や停止処理時に基板３へ原料を
供給した場合は、膜厚制御自体が不安定になるという問題がある。この傾向は有機液体材
料を使用した場合に特に顕著である。このため、図１に示すようにバイパス管９を設けて
、成膜の開始に先だって原料をバイパスさせて供給流量の安定化を図り、リモートプラズ
マ照射処理時に成膜ガスが反応室１を経由しないようにしておく方法が一般に行われてい
る。例えば、リモートプラズマ照射処理を実施している間は、成膜ガスをバイパス管９か
ら排気する方法が行われている。尚、図２において成膜処理を実施している間は、リモー
トプラズマ発生装置１１（例えば電力）をＯＦＦにしてＡｒガスを励起させなければ、こ
れを成膜ガスと混合させても反応が起きず、前記のようなパーティクル発生は起こらない
。従来においては、リモートプラズマ照射処理の間は、反応室１をバイパスして成膜原料
を排気せざるを得ず原料ガスを無駄に捨てるという状態が生じていた。
【０００４】
本発明では、成膜原料の無駄をできる限りなくすことのできる基板処理装置および半導
体装置の製造方法を用いて、従来の問題点を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の特徴とするところは、基板を処理する複数の処理室と、前記複数の処理
室に原料を供給する１つの原料供給システムと、前記複数の処理室にプラズマガスを供給
する１つのリモートプラズマガス供給システムと、前記各処理室では前記原料ガスと前記
プラズマガスを交互に複数回供給するとともに、１つの処理室に原料ガスを供給している
時は他の処理室にプラズマガスを供給するよう制御するコントローラとを有することにあ
る。
【０００６】
本発明の第２の特徴とするところは、第１の特徴において、前記原料は有機液体原料で
あることにある。
【０００７】
本発明の第３の特徴とするところは、第２の特徴において、前記有機液体原料はＨｆ［
ＯＣ（ＣＨ３）２Ｃ２ＨＯＣＨ３］４であることにある。
【０００８】
本発明の第４の特徴とするところは、第２の特徴において、前記処理とは、有機金属材
料であるＨｆ［ＯＣ（ＣＨ３）２Ｃ２ＨＯＣＨ３］４を使用してＨｆＯ２で示されるＣＶ
Ｄ薄膜を堆積するための成膜処理と、リモートプラズマによる励起ガスで該ＣＶＤ薄膜か
ら不純物をじょきょするためのリモートプラズマ照射処理と、を繰り返して行うことにあ
る。
【０００９】
本発明の第５の特徴とするところは、第１の特徴において、原料供給システムの単位供
給時間とリモートプラズマガス供給システムの単位供給時間が等しいことを特徴とする請
求項１記載の基板処理装置。
【００１０】
本発明の第６の特徴とするところは、第１の処理室に基板を搬入する工程と、第２の処
理室に基板を搬入する工程と、第１の処理室に原料を供給して前記基板上にＣＶＤ膜を堆
積する工程と、第２の処理室に原料を供給して前記基板上にＣＶＤ膜を堆積する工程と、
第１の処理室にプラズマガスを供給して前記ＣＶＤ膜から不純物を除去する工程と、第２
の処理室にプラズマガスを供給して前記ＣＶＤ膜から不純物を除去する工程と、を有し、
前記第１の処理室に原料を供給する工程と前記第２の処理室にプラズマガスを供給する工
程とを並行して行うとともに、前記第２の処理室に原料を供給する工程と前記第１の処理
室にプラズマガスを供給する工程とを並行して行うことを特徴とする半導体装置の製造方
法にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、液体原料をバイパス管より無駄に排気することなく成膜処理を行える
ので、装置の生産コストを改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明における基板処理装置は、１つの原料供給システム１０を用いて２つ以上の反応
室へ成膜ガスを供給できるようにし、さらに１つのリモートプラズマガス供給システム１
１を用いて２つ以上の反応室へ供給できるような構造を用いる。図３はその一例である。
図３の構成は、基板３を処理する第１反応室１２、第２反応室１３を有し、それぞれの反
応室内にはサセプタ４に保持される基板３を加熱するヒータ５を有し、また、前記基板３
に対向する位置には、シャワー板２を有する。原料供給システム１０とリモートプラズマ
供給システム１１がバルブを介して、それぞれの反応室に接続されている。具体的には、
原料供給システム１０はバルブ１６，バルブ１８を介して第１反応室１２、第２反応室１
３に接続されている。尚、バルブ１４はバイパス管１９に接続されている。また、コント
ローラ８が設けられており、コントローラ８によりバルブ１４〜１８の開閉が行われる。
以下に図３のような装置を用いて、有機液体原料であるＨｆ−（ＭＭＰ）４（テトラキス
（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフニウム（Ｈｆ［ＯＣ（ＣＨ３）２Ｃ
Ｈ２ＯＣＨ３］４））を原料として基板３上にＨｆＯ２膜を堆積する方法を示す。
【００１３】
図４を用いて堆積する方法を説明する。バルブ１４〜１８の初期状態は、バルブ１４の
み開とし、その他は閉とする。まず、第１反応室１２へ基板３を装填してヒータ５で基板
３を所定の温度まで加熱する基板加熱処理を行う。この間、バルブ１４を開としているの
で、原料供給システム１０からＨｆ−（ＭＭＰ）４の供給を開始してバイパス管１９を利
用して排気しているので原料供給流量の安定化が図れる。尚、この基板加熱処理時には、
バルブ１５を開にしてリモートプラズマ照射処理を実施してもよい。次に、第２反応室１
３へ基板３を装填して同様に基板加熱処理を行う。このときも同様にバルブ１７を開にし
てリモートプラズマ照射処理を行ってもよい。この第２反応室１３での基板加熱処理の開
始とほぼ同じタイミングで、バルブ１６を空けて原料供給システムからＨｆ−（ＭＭＰ）
４を第１反応室１２へ供給して基板３上へＨｆＯ２膜の成膜処理を開始する。次に、第２
反応室１３での基板加熱処理が終了したら、第１反応室１２での成膜処理を停止するため
バルブ１６を閉じ、バルブ１８を空けて第２反応室１３での成膜処理を開始する。このよ
うに第１反応室１２から第２反応室１３に原料供給システム１０からの原料供給を変更す
るとき、原料の供給は停止しないようにする。続いて、バルブ１５を空けてリモートプラ
ズマガス供給システム１１を第１反応室１２へ繋ぎ、リモートプラズマガス供給システム
１１内でＡｒを含むガスにプラズマをＯＮして第１反応室１２でのリモートプラズマ照射
処理を開始する。この第１反応室１２でのリモートプラズマ処理は、リモートプラズマガ
ス供給システム１１内でプラズマをＯＦＦしてからバルブ１５を閉じ、バルブ１７を開く
ことで終了する。次に、バルブ１８を閉じて第２反応室１３での成膜処理を終了させ、バ
ルブ１６を開いて第１反応室１２での成膜処理を開始する。同様に、リモートプラズマガ
ス供給システム１１内でＡｒを含むガスにプラズマをＯＮして第２反応室１３でのリモー
トプラズマ照射処理を開始する。
【００１４】
以上のような手順を繰り返して、原料供給システム１０からの原料供給を停止させるこ
となく、第１反応室１２、および第２反応室１３における成膜処理とリモートプラズマ照
射処理を交互に時分割で繰り返して、所定の膜厚のＨｆＯ２膜形成を行う。
【００１５】
以上のようにして、従来成膜処理を実施しない場合に原料が無駄に捨てられてしまって
いたという問題点が改善される。
【００１６】
尚、図４中のＲＰＸと記載する処理は、リモートプラズマガス供給システム１１でＡｒ
プラズマを発生させた後、このＡｒプラズマガス中に水素、酸素、窒素などのガスを混合
させて反応室へ導入する処理を示す。尚、このＡｒにいずれのガスを混合させても、ある
いはＡｒ単独でもよいが、基板３表面やＨｆＯ２膜中の不純物の除去効果があるので被処
理基板に応じて適切に用いるとよい。図４のように原料供給システムの単位供給時間とリ
モートプラズマガス供給システムの単位供給時間が等しくなるようにしておけば、バイパ
ス管１９から原料を捨てる時間がなくなるので最も効率がよい。図５は、単位供給時間が
異なるケースであり、従来同様に無駄な時間分だけ原料はバイパス管１９から捨てられる
ことになる。
【００１７】
また、本発明のように、複数の反応室（基板処理室）に液体原料供給システムやリモー
トプラズマガス供給システムをつなぎ、成膜処理を施すことにより、今まで無駄に捨てら
れていた原料を捨てなくてもすむので、生産コストの低減になるだけでなくスループット
も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の反応室の構成図である。
【図２】液体原料供給システムの流量制御性を説明するための図である。
【図３】本発明における基板処理装置の構成の一例である。
【図４】本発明におけるプロセスの時間的流れを説明するための図である。
【図５】原料供給に無駄な時間が発生するケースを説明するための図である
【符号の説明】
【００１９】
１      反応室（基板処理室）
２      シャワー板
３      基板
４      サセプタ
５      ヒータ
６      シャワー穴
８      コントローラ
９      バイパス管
１０    原料供給システム
１１    リモートプラズマガス供給システム
１２    第１反応室（基板処理室）
１３    第２反応室（基板処理室）
１４〜１８    バルブ
１９    バイパス管
２０〜２１    排気孔
２２〜２３    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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